Diseño de iluminación arquitectónica

El diseño de iluminación arquitectónica es un campo de trabajo o estudio que se ocupa del diseño de sistemas de iluminación dentro del entorno construido, tanto interior como exterior. Puede incluir la manipulación y el diseño de la luz natural , la luz eléctrica o ambas, para satisfacer las necesidades humanas. ^{[ 1 ] [ 2 ]} El diseño de iluminación se fundamenta tanto en la ciencia como en las artes visuales . El objetivo básico de la iluminación dentro del entorno construido es permitir que los ocupantes vean con claridad y comodidad. ^{[ 1 ]} El objetivo del diseño de iluminación arquitectónica es equilibrar el arte y la ciencia de la iluminación para crear ambiente e interés visual, y para mejorar la experiencia de un espacio o lugar, cumpliendo al mismo tiempo con los requisitos técnicos y de seguridad. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

El propósito del diseño de iluminación arquitectónica es equilibrar las características de la luz dentro de un espacio para optimizar los componentes técnicos, visuales y, más recientemente, no visuales ^{[ 6 ]} de la ergonomía con respecto a la iluminación de edificios y espacios. ^{[ 7 ]}

Los requisitos técnicos incluyen la cantidad de luz necesaria para realizar una tarea, la energía consumida por la iluminación dentro de un espacio y la distribución y dirección relativas de la luz para no causar deslumbramiento o incomodidad innecesarios. Los aspectos visuales de la luz se refieren a la estética y la narrativa del espacio (por ejemplo, el ambiente de un restaurante, la experiencia de una exposición en un museo, la promoción de productos en un espacio comercial , el refuerzo de una marca corporativa), mientras que los aspectos no visuales se refieren a la salud y el bienestar humanos . ^{[ 8 ]}

Como parte del proceso de diseño de iluminación, también es necesario considerar factores culturales y contextuales. Por ejemplo, la iluminación brillante fue un signo de riqueza durante gran parte de la historia china, ^{[ 9 ]} pero se sabe que la luz brillante sin control es perjudicial para los insectos, las aves y la visibilidad de las estrellas. ^{[ 10 ]}

La historia de la luz eléctrica está bien documentada, ^{[ 11 ]} y con los avances en la tecnología de iluminación, la profesión de la iluminación se desarrolló paralelamente. El desarrollo de lámparas fluorescentes de alta eficiencia y bajo costo llevó a una dependencia de la luz eléctrica y a un enfoque uniforme de la iluminación, pero la crisis energética de la década de 1970 requirió una mayor consideración del diseño y revitalizó el uso de la luz natural. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

La Illuminating Engineering Society (IES) , con sede en Nueva York, se fundó en 1906. Una organización con sede en Londres, establecida en 1909 con el mismo nombre, ahora se conoce como la Society of Light and Lighting (SLL), que forma parte de CIBSE . La International Commission on Illumination (CIE) se estableció en 1913. ^{[ 14 ]} La Institution of Lighting Professionals se estableció como la Association of Public Lighting Engineers en 1924. En todo el mundo surgieron organizaciones profesionales similares. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

Inicialmente, estas organizaciones de la industria se centraron principalmente en la ciencia y la ingeniería de la iluminación en lugar del diseño estético, ^{[ 17 ]} pero en 1969 un grupo de diseñadores estableció la Asociación Internacional de Diseñadores de Iluminación (IALD). ^{[ 18 ]} Otras asociaciones dedicadas exclusivamente al diseño de iluminación han incluido la Asociación Profesional de Diseñadores de Iluminación (PLDA) establecida en 1994, la Asociación de Concepteurs Eclairage (ACE) en Francia establecida en 1995, ^{[ 19 ]} la Asociación de Profesionales de la Iluminación (APIL) en Italia establecida en 1998, ^{[ 20 ]} la Asociación Brasileña de Arquitectos de Iluminación en Brasil en 1999 ^{[ 21 ]} y la Asociación Profesional de Diseñadores de Iluminación en España (APDI) establecida en 2008. ^{[ 22 ]}

El diseñador de iluminación arquitectónica es una profesión independiente que se sitúa junto a las profesiones de arquitectura , diseño de interiores , arquitectura paisajista e ingeniería eléctrica . ^{[ 23 ]}

Uno de los primeros defensores del diseño de iluminación arquitectónica fue Richard Kelly, quien estableció su estudio en 1935. ^{[ 24 ] [ 25 ]} Kelly desarrolló un enfoque de la iluminación arquitectónica que todavía se utiliza hoy en día, basado en la percepción de tres elementos visuales, tal como se presentó en una reunión conjunta de 1952 del Instituto Americano de Arquitectos , la Sociedad Americana de Diseñadores Industriales (ahora Sociedad de Diseñadores Industriales de América ) y la Sociedad de Ingeniería de Iluminación de América del Norte, en Cleveland . ^{[ 26 ]}

La fuente de luz natural es el sol. ^{[ 32 ]} La luz solar proporciona la mejor calidad de luz, con un índice de reproducción cromática (IRC) de 100 , en el espectro electromagnético . El uso de la luz natural en un espacio ofrece beneficios para la salud física y psicológica. Por ejemplo, puede ayudar a aliviar el trastorno afectivo estacional (TAE), proporcionar la vitamina D necesaria y contribuir a la regulación de los ritmos circadianos , es decir, los ciclos diarios de luz y oscuridad. El uso de la luz natural como fuente de iluminación puede reducir el consumo de energía . Sin embargo, la iluminación natural también puede provocar el deterioro de materiales y acabados, así como un mayor consumo de energía para la refrigeración del espacio. La arquitectura del espacio influye en la iluminación natural. Esta puede utilizarse a través de ventanas, aberturas interiores, claraboyas y superficies reflectantes. ^{[ 8 ]}

La iluminación eléctrica o artificial es un tipo de iluminación arquitectónica que incluye fuentes de luz eléctrica . Su propósito principal es permitir la visión del usuario en diferentes momentos del día, especialmente de noche o en invierno, cuando la luz natural ya no es una fuente de luz suficiente. La iluminación artificial contribuye a crear o realzar la estética de un espacio. Se pueden implementar diversas técnicas de iluminación eléctrica, ya que los usuarios tienen mayor control sobre la luz. Esto incluye la regulación de la intensidad luminosa, la difusión de la luz y el uso de diferentes tonalidades. Las principales fuentes de luz utilizadas son las lámparas incandescentes , las lámparas de estado sólido (LED, etc.) y las lámparas de descarga de gas . ^{[ 32 ]}

Las luminarias se presentan en una amplia variedad de estilos para diversas funciones. Las más importantes son sostener la fuente de luz, proporcionar luz direccional y evitar el deslumbramiento . Algunas son muy sencillas y funcionales, mientras que otras son verdaderas obras de arte. Se puede utilizar prácticamente cualquier material, siempre que soporte el calor excesivo y cumpla con las normas de seguridad.

Una propiedad importante de las luminarias es la eficacia luminosa o eficiencia energética , que se refiere a la cantidad de luz útil que emite la luminaria por cada unidad de energía consumida, generalmente medida en lúmenes por vatio . En el caso de luminarias con bombillas reemplazables, la eficiencia también se puede expresar como el porcentaje de luz que pasa de la bombilla al entorno. Cuanto más transparente sea la luminaria, mayor será su eficacia. Proteger la luz con sombra normalmente disminuye la eficiencia, pero aumenta la direccionalidad y la probabilidad de confort visual .

Las lámparas PH son una serie de luminarias diseñadas por el diseñador y escritor danés Poul Henningsen a partir de 1926. ^{[ 33 ]} La lámpara está diseñada con múltiples pantallas concéntricas para eliminar el deslumbramiento visual, emitiendo solo luz reflejada y ocultando la fuente de luz. ^{[ 34 ]}

Los diseñadores utilizan el concepto de capas de iluminación al crear un plan de iluminación para un espacio. Estas capas incluyen: capa de trabajo, capa focal, capa ambiental, capa decorativa y capa de luz natural. Cada capa cumple una función en el espacio y, a menudo, trabajan juntas para crear un diseño de iluminación armonioso. La capa de trabajo se refiere a la iluminación que cumple una función específica. Generalmente, en esta capa se requiere mayor iluminación. Un ejemplo sería la iluminación bajo los gabinetes de una cocina. La capa focal se utiliza para resaltar un elemento específico de una habitación, como una chimenea. Este tipo de iluminación dirige la mirada hacia esa área. La capa ambiental proporciona iluminación general o de fondo. Esta capa influye significativamente en la luminosidad del espacio. En la capa decorativa, la iluminación se utiliza como adorno y contribuye a definir el estilo. La capa de luz natural utiliza la luz solar para iluminar un espacio. El uso de esta técnica de capas ayuda a desarrollar la estética y la funcionalidad de la iluminación. ^{[ 8 ]}

Los estudios fotométricos se realizan para simular diseños de iluminación para proyectos antes de su construcción o renovación. Esto permite a arquitectos , diseñadores de iluminación e ingenieros determinar si un diseño de iluminación propuesto proporcionará la cantidad de luz prevista. ^{[ 35 ]} También podrán determinar la relación de contraste entre áreas claras y oscuras. En muchos casos, estos estudios se comparan con las prácticas de iluminación recomendadas por IESNA o CIBSE para el tipo de aplicación. Dependiendo del tipo de área, se pueden enfatizar diferentes aspectos de diseño por seguridad o practicidad (por ejemplo, mantener niveles de luz uniformes, evitar el deslumbramiento o resaltar ciertas áreas). A menudo se utiliza una aplicación especializada de diseño de iluminación para crear estos, que normalmente combina el uso de dibujos CAD digitales bidimensionales y software de simulación de iluminación .

La temperatura de color de las fuentes de luz blanca también afecta su uso en ciertas aplicaciones. La temperatura de color de una fuente de luz blanca es la temperatura en kelvin de un emisor de cuerpo negro teórico que mejor se ajusta a las características espectrales de la lámpara. Las bombillas incandescentes tienen una temperatura de color de entre 2700 y 3000 kelvin; la luz del día ronda los 6500 kelvin. Las lámparas con menor temperatura de color tienen relativamente más energía en la parte amarilla y roja del espectro visible, mientras que las de alta temperatura de color corresponden a lámparas con una apariencia más azul-blanca. Para tareas críticas de inspección o igualación de color, o para exhibiciones de alimentos y ropa en tiendas, la temperatura de color de las lámparas se seleccionará para lograr el mejor efecto de iluminación general. El color también puede utilizarse por razones funcionales. Por ejemplo, la luz azul dificulta la visualización de las venas y, por lo tanto, puede utilizarse para disuadir el consumo de drogas. ^{[ 36 ]}

La temperatura de color correlacionada (TCC) de una fuente de luz es la temperatura de un radiador de cuerpo negro ideal que emite luz de cromaticidad comparable a la de la fuente de luz. La temperatura de color es una característica de la luz visible con importantes aplicaciones en iluminación , fotografía , videografía , edición , fabricación , astrofísica , horticultura y otros campos. En la práctica, la temperatura de color solo tiene sentido para fuentes de luz que se corresponden, de hecho, con cierta precisión con la radiación de un cuerpo negro (es decir, aquellas que se encuentran en una línea que va del rojo anaranjado al amarillo y más o menos blanco, hasta el blanco azulado); no tiene sentido hablar de la temperatura de color de (por ejemplo, una luz verde o violeta). La temperatura de color se expresa convencionalmente en la unidad de temperatura absoluta del SI, el kelvin , cuyo símbolo es K.

Para la iluminación de interiores de edificios, suele ser importante tener en cuenta la temperatura de color de la luz. Por ejemplo, en las zonas comunes se suele utilizar una luz más cálida (es decir, con menor temperatura de color) para favorecer la relajación, mientras que en las oficinas se utiliza una luz más fría (con mayor temperatura de color) para mejorar la concentración. ^{[ 39 ]}

La atenuación de la temperatura de color correlacionada (CCT) para la tecnología LED se considera una tarea difícil, ya que los efectos de la clasificación , la edad y la deriva de temperatura de los LED modifican el valor real del color emitido. En este caso, se pueden utilizar sistemas de bucle de retroalimentación, por ejemplo, con sensores de color, para monitorizar y controlar activamente la salida de color de los LED de mezcla de múltiples colores. ^{[ 40 ]}

La temperatura de color de la radiación electromagnética emitida por un cuerpo negro ideal se define como su temperatura superficial en Kelvin, o alternativamente en mireds (microkelvin recíproco). ^{[ 41 ]} Esto permite definir un estándar con el que comparar las fuentes de luz.

Para instalaciones sencillas, se pueden utilizar cálculos manuales basados ​​en datos tabulares para obtener un diseño de iluminación aceptable. Los diseños más complejos u optimizados ahora utilizan habitualmente modelos matemáticos por ordenador.

En función de la posición y la altura de montaje de las luminarias, así como de sus características fotométricas, se puede comprobar la uniformidad y la cantidad de iluminación del diseño propuesto. Para proyectos de mayor envergadura o con planos de planta irregulares, se puede utilizar software de diseño de iluminación. Se introduce la ubicación de cada luminaria y la reflectancia de las paredes, el techo y el suelo. El programa informático generará entonces un conjunto de mapas de contorno superpuestos al plano del proyecto, que muestran el nivel de luz previsto a la altura de trabajo. Los programas más avanzados pueden incluir el efecto de la luz procedente de ventanas o claraboyas, lo que permite optimizar aún más el coste operativo de la instalación de iluminación. La cantidad de luz natural que entra en un espacio interior se puede analizar normalmente mediante el cálculo del factor de luz diurna .

El método de cavidad zonal IES (también conocido como método luminal) sirve de base para cálculos manuales, tabulados y computarizados. Este método utiliza los coeficientes de reflectancia de las superficies de la sala para modelar la contribución a la iluminación útil en el nivel de trabajo de la sala, debida a la luz reflejada por las paredes y el techo. Los fabricantes de luminarias suelen proporcionar valores fotométricos simplificados para su uso en este método.

El modelado computacional de la iluminación exterior suele partir directamente de datos fotométricos. La potencia lumínica total de una lámpara se divide en pequeñas regiones angulares sólidas. Cada región se extiende hasta la superficie que se va a iluminar y se calcula su área, obteniendo así la potencia lumínica por unidad de área. Cuando se utilizan varias lámparas para iluminar la misma área, se suma la contribución de cada una. Los niveles de luz tabulados (en lux o candelas-pie) se pueden representar como curvas de nivel de valor de iluminación constante, superpuestas al plano del proyecto. Si bien los cálculos manuales solo son necesarios en algunos puntos, los cálculos computacionales permiten una mejor estimación de la uniformidad y el nivel de iluminación.

Lámpara de acento ajustable

Se utiliza para señalar ciertos elementos de diseño ^{[ 8 ].}

Noray

Un tipo de iluminación arquitectónica exterior que es una unidad corta y vertical montada en el suelo que se usa típicamente para proporcionar iluminación de tipo corte para iluminación de salida, para iluminar pasarelas, escalones u otros caminos ^{[ 8 ].}

"Latas" con una variedad de lámparas

Jerga para referirse a focos empotrables económicos que se instalan en el techo, o a veces a focos que se colocan en el suelo. El nombre proviene de la forma de la carcasa. El término "pot lights" se usa con frecuencia en Canadá y algunas partes de Estados Unidos.

Araña

Una luminaria ornamental ramificada diseñada para ser montada en techos ^{[ 42 ]} o paredes ^{[ 43 ].}

Luz indirecta

Empotrado en el techo en una caja larga contra una pared ^{[ 8 ]}

Iluminación de emergencia o señal de salida

Conectado a un sistema de respaldo de batería o a un circuito eléctrico que proporciona energía de emergencia en caso de fallo del suministro eléctrico principal.

Iluminación de inundación

Generalmente montados en postes o pilares ; para paisajismo, carreteras y estacionamientos ^{[ 44 ].}

Iluminación de gran altura y de baja altura

Se utiliza normalmente para la iluminación general de edificios industriales y, a menudo, de grandes superficies comerciales.

Lámpara

Bombilla, viene en varias formas y tamaños ^{[ 8 ]}

Luminaria

Sostiene y sostiene la lámpara, proporciona electrificación ^{[ 8 ]}

Iluminación exterior e iluminación paisajística

Se utiliza para iluminar pasarelas, aparcamientos , carreteras , exteriores de edificios y detalles arquitectónicos, jardines y parques.

Lámpara colgante

Suspendido del techo con una cadena o tubo ^{[ 45 ]}

Luz empotrada

La carcasa protectora queda oculta tras un techo o pared, dejando expuesta únicamente la propia luminaria. La versión montada en el techo se suele denominar foco empotrable ^{[ 8 ].}

Candelabro de pared

Una luminaria decorativa que se monta en una pared ^{[ 46 ]}

Farola

Un tipo de luz exterior montada en poste que se utiliza para iluminar calles y carreteras; similar a los proyectores montados en poste pero con una lente de tipo II (patrón de distribución de luz de lado a lado) en lugar de tipo III ^{[ 47 ].}

Tiras de luces o iluminación industrial

A menudo se ven largas filas de lámparas fluorescentes en almacenes o fábricas.

Luz de montaje en superficie

La carcasa terminada queda expuesta, no empotrada en la superficie. ^{[ 48 ]}

Luminaria de riel

Los accesorios individuales (llamados cabezales de vía ) se pueden colocar en cualquier punto a lo largo de la vía, que proporciona energía eléctrica ^{[ 8 ].}

Luz debajo del gabinete

Montado debajo de los armarios de pared de la cocina.

Troffer

Luminarias fluorescentes empotradas, generalmente de forma rectangular para encajar en una rejilla de techo suspendido ^{[ 49 ].}

luminaria de pared

La luz se coloca muy cerca de la pared, normalmente para realzar una superficie texturizada. ^{[ 8 ]}

Limpiador de paredes

Una luminaria asimétrica que ilumina desde el techo hasta el suelo e ilumina la pared de manera plana ^{[ 8 ].}

Los distintos tipos de iluminación eléctrica tienen una eficacia y una temperatura de color muy diferentes: ^{[ 50 ]}

^* La temperatura de color se define como la temperatura de un cuerpo negro que emite un espectro similar; estos espectros son bastante diferentes de los de los cuerpos negros.

La fuente de luz eléctrica más eficiente es la lámpara de sodio de baja presión. Produce, a efectos prácticos, una luz amarilla monocromática , que genera una percepción igualmente monocromática de cualquier escena iluminada. Por esta razón, suele reservarse para el alumbrado público exterior. Los astrónomos prefieren las lámparas de sodio de baja presión para el alumbrado público, ya que la contaminación lumínica que generan se puede filtrar fácilmente, a diferencia de los espectros de banda ancha o continuos.

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